2022 Fiscal Year Annual Research Report
Control of the quantum spin entanglement with ferromagnetic nanowindow
Project/Area Number |
20H02178
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
金井 駿 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (40734546)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 量子ビット / 固体中のスピン中心 / 酸化物 / 位相緩和時間 / 量子コヒーレンス |
Outline of Annual Research Achievements |
固体中のスピン量子ビットの大規模化のための材料探索を行った。材料選定は次の観点から行った。 (1)材料が優れた量子コヒーレンス時間を有する (2)高度なリソグラフィ技術を利用可能である (3)高品質なワイドギャップ単結晶材料が入手可能である。 (4)材料規模の大規模化の観点から比較的大口径ウェハが入手可能である。 まず、クラスタ相関展開近似に基づく一般化スケーリング則を導出し、ウェブ上の材料構造データベースから12,000以上の材料について位相緩和時間を求めた。この材料は、第一原理計算でバンドギャップが1 eV以上であり、安定状態にあることがわかっているものに限っている。これらの材料の中から、同位体制御なしで位相緩和時間が1 ms以上の材料が約800材料存在することを明らかにした。そのほとんどがカルコゲナイドまたは酸化物であり、7割程度が酸化物である。これらの中で、商業的に大口径ウェハが入手可能な基板材料を用い、イオン注入後により、実際に孤立欠陥中心を作製することに成功した。熱処理条件を調べる事により、イオン注入後の元素が適切なイオン価数になり、かつクラスタなどの非孤立中心を形成しないような条件を明らかにした。共焦点顕微系を構築し、偏光レーザーによる光学検出磁気共鳴測定系を構築した。偏光レーザーを入射した際の偏光フォトルミネッセンス測定から、スピン状態に依存した発光を観測することに成功した。これは新たな欠陥中心材料のスピン量子状態の光学的初期化に成功したことを意味する。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] A full-stack view of probabilistic computing with p-bits: devices, architectures and algorithms2023
Author(s)
Chowdhury Shuvro, Grimaldi Andrea, Aadit Navid Anjum, Niazi Shaila, Mohseni Masoud, Kanai Shun, Ohno Hideo, Fukami Shunsuke, Theogarajan Luke, Finocchio Giovanni, Datta Supriyo, Camsari Kerem Y.
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Journal Title
IEEE Journal on Exploratory Solid-State Computational Devices and Circuits
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Observation of domain structure in non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn thin films by magneto-optical Kerr effect2022
Author(s)
Uchimura Tomohiro, Yoon Ju-Young, Sato Yuma, Takeuchi Yutaro, Kanai Shun, Takechi Ryota, Kishi Keisuke, Yamane Yuta, DuttaGupta Samik, Ieda Jun'ichi, Ohno Hideo, Fukami Shunsuke
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 120
Pages: 172405(1)-(5)
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Generalized scaling of spin qubit coherence in over 12,000 host materials2022
Author(s)
Kanai Shun, Heremans F. Joseph, Seo Hosung, Wolfowicz Gary, Anderson Christopher P., Sullivan Sean E., Onizhuk Mykyta, Galli Giulia, Awschalom David D., Ohno Hideo
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 119
Pages: e2121808119
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Heterogeneous probabilistic computers for optimization and sampling2023
Author(s)
N. A. Aadit, A. Grimaldi, K. Selcuk, K. Kobayashi, Q. Cao, S. Chowdhury, G. Finocchio, S. Kanai, H. Ohno, S. Fukami, and K. Y. Camsari
Organizer
2nd Online RIEC International Workshop on Spintronics, Online
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] CMOS + stochastic MTJ: Heterogeneous probabilistic computers for optimization and sampling2023
Author(s)
N. A. Aadit, A. Grimaldi, K. Selcuk, K. Kobayashi, Q. Cao, S. Chowdhury, G. Finocchio, S. Kanai, H. Ohno, S. Fukami, and K. Y. Camsari
Organizer
The 11th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer (BFBC2023), Tohoku University, Sendai, Japan + Online
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] CMOS+ stochastic MTJ: Heterogeneous p-computers for energy-based machine learning2023
Author(s)
K. Kobayashi, Q. Cao, N. Singh, K. Selcuk, T. Hu, S. Niazi, N. Aadit, S. Kanai, H. Ohno, S. Fukami, and K. Camsari
Organizer
APS March Meeting 2023, Las Vegas, NV, USA
Int'l Joint Research
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[Presentation] Chiral-spin rotation of antiferromagnetic Weyl semimetal Mn3Sn by spin-orbit torque2022
Author(s)
Y. Takeuchi, Y. Yamane, J.-Y. Yoon, R. Itoh, R. Takechi, K. Kishi, S. DuttaGupta, S. Kanai, B. Jinnai, J. Ieda, H. Ohno, and S. Fukami
Organizer
Advanced Technology Institute (ATI) 2nd spintronics workshop, Online
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Experimental evaluation of simulated quantum annealing with MTJ-augmented p-bits2022
Author(s)
A. Grimaldi, K. Selcuk, N. A. Aadit, K. Kobayashi, Q. Cao, S. Chowdhury, G. Finocchio, S. Kanai, H. Ohno, S. Fukami and K. Y. Camsari
Organizer
68th Annual IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM2022), San Francisco, USA + Online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Thickness dependence of anomalous Hall effect in non-collinear antiferromagnetic D019-Mn3Sn epitaxial thin films2022
Author(s)
S. Wakabayashi, Y. Takeuchi, J. -Y. Yoon, Y. Sato, K. Kishi, T. Uchimura, Y. Yamane, S. Kanai, J. Ieda , H. Ohno, and S. Fukami
Organizer
The 6th Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, Online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Domain imaging of an antiferromagnetic Weyl semimetal Mn3Sn thin films by magneto-optical Kerr effect2022
Author(s)
T. Uchimura, J.-Y. Yoon, Y. Sato, Y. Takeuchi, S. Kanai, R. Takechi, K. Kishi, Y. Yaman, S. DuttaGupta, J. Ieda, H. Ohno, and S. Fukami
Organizer
The 6th Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, Online
Int'l Joint Research
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[Presentation] Memristor controlled mutual synchronization of spin Hall nano-oscillators2022
Author(s)
J. Akerman, M. Zahedinejad, A. A. Awad, H. Fulara, S. Muralidhar, A. Houshang, R. Khymyn, S. Fukami, S. Kanai, H. Ohno
Organizer
24th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS-2022), Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magneto-optical Kerr effect study for non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn thin films2022
Author(s)
T. Uchimura, J. Yoon, Y. Sato, Y. Takeuchi, S. Kanai, R. Takechi, K. Kishi, Y. Yamane, S. DuttaGupta, J. Ieda, H. Ohno, S. Fukami
Organizer
24th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS-2022), Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST)
Int'l Joint Research
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